Frage:
Why isn't pressure filtration popular compared to vacuum filtration?
Francis L.
2019-07-09 19:55:49 UTC
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Ich möchte ein DIY-Vakuumfiltergerät mit einer Fahrradpumpe bauen, aber es ist sehr schwierig, eines zu finden, das leicht in eine Vakuumpumpe umgewandelt werden kann. Dies führte zu der Idee, einfach eine umgekehrte Version zu erstellen, bei der über dem atmosphärischen Druck die Flüssigkeit gezwungen wird, durch den Filter zu fließen. Ich stelle fest, dass die Druckfiltration im Gegensatz zur Vakuumfiltration in Aufzeichnungen selten erwähnt wird. Gibt es einen Grund für diese mangelnde Beliebtheit oder einen Grund, warum ein solches Heimwerkergerät wahrscheinlich nicht funktioniert?

Könnte es sein, dass zum Trocknen der Paste, die sich zuerst bildet, ein Vakuum erforderlich ist, weil es die Verdunstung fördert?

Ich denke, das liegt daran, dass die Leute normalerweise Vakuumleitungen in den Labors haben, aber keine Hochdruckleitungen.
@IvanNeretin Jedes Labor, das ich gesehen habe, verfügt über eine Druckluftversorgung von 5 oder 10 bar, die von einem großen Kompressor im Keller stammt.Nein?Eine Vakuumleitung benötigt normalerweise eine Pumpe im selben Raum, was sehr wartungsintensiv ist.In meinem alten Institut hatten wir nur wenige Räume mit Vakuumleitungen, hauptsächlich für die anorganischen Laborkurse im ersten Jahr.
@Karl Dann waren wir wohl in verschiedenen Labors.
Nicht um Ihre Frage zu beantworten, sondern um Ihr Problem zu lösen: Sie können eine Kunststoff-Venturi-Pumpe online für weniger als 20 US-Dollar kaufen.Sie schließen einen Schlauch an, schrauben ihn in Ihren Wasserhahn, lassen das Wasser fließen und Luft wird durch den Schlauch gesaugt (über den Venturi-Effekt).Ich habe selbst eine für die Vakuumfiltration zu Hause verwendet, und es schien ziemlich niedrige Drücke zu erreichen.Stellen Sie nur sicher, dass Sie das Wasser nicht so hoch einschalten, dass sich in Ihren Wasserleitungen Druck aufbaut und diese auslaufen.
@IvanNeretin Ich denke schon!;-) Aber wofür benutzt du sie?Alles außer Wasserchemie (oder anderen hochsiedenden Lösungsmitteln) wäre ein großer Aufwand bei der Abfallentsorgung und etwas gefährlich, nicht wahr?
Weil normale Glasteile strukturell viel stärker sind, wenn niedriger Druck eintritt - hoher Druck aufgrund ihrer zylindrischen / kugelförmigen Form, aber strukturell viel schwächer, um hohen Innendruck zu halten.Das Pumpen eines Glaszylinders kann Millionen kleiner Schrapnelle produzieren, insbesondere wenn Sie den Druck im Inneren nicht kontrollieren können.Vakuumpumpen kann immer noch gefährlich sein, aber die Wahrscheinlichkeit, dass Sie mehr als 1 atm zwischen den beiden Seiten der Glaswand haben, ist ziemlich gering.
@Karl: kann sowohl Vakuum- als auch Druckluft zum Antreiben von Werkzeugen verwendet werden.Insbesondere das Vakuum ist gut, z.für Hebekissen und Befestigungssysteme.Während in Forschungslabors viele Anwendungen möglicherweise "Vakuum" benötigen, können sich die besonderen Anforderungen stark unterscheiden, so dass die lokale Erzeugung der "richtigen" Art von Unterdruck besser ist: z.Das Evakuieren von Dewars oder IR-Detektoren erfordert einen extrem niedrigen Druck, aber fast keinen Durchfluss, während die Filtration weniger Unterdruck, aber einen höheren Durchfluss und die Fähigkeit benötigt, mit einem kontaminierten Gasstrom umzugehen.Die mechanischen Vakuumwerkzeuge benötigen einen hohen Durchfluss, keinen extrem niedrigen Druck und ...
... keine besondere Sorge um kontaminierte Luft (das entsprechende System könnte direkt als Vorvakuum für die Detektor-Evakuierungspumpe verwendet werden).
@electronpusher An einigen europäischen Universitäten sind diese Wasser-Venturis bereits seit mehreren Jahren verboten und wurden sowohl in Lehr- als auch in Forschungslabors gesammelt.Von außerhalb der Labore (Gesetz) wegen ihres Wasserverbrauchs sowie wegen der Wasserverschmutzung;aus dem Labor heraus, da ihre Leistung zu stark variiert, wenn mehrere Räume auf einem Boden sie angreifen.
@cbeleites Die Evakuierung von Dewars oder IR-Detektoren erfordert eine spezielle Turbopumpe, die Dutzende von k € kostet. Darüber sprechen wir hier nicht.Ich war mir einig, dass eine Vakuumleitung (20-50 mbar) möglicherweise nützlich ist, aber ich habe selten ein modernes Instrument gesehen, das sie verwendet.Ich würde gerne etwas über die tatsächlichen, aktuellen Verwendungszwecke erfahren.Das gewöhnliche Labor verfügt heute über eine tragbare Membranpumpe, die einige Male pro Woche zu Filtrationszwecken verwendet wird.Schlenk Linien natürlich, aber das ist wieder eine andere Geschichte.
@Karl: Die überwiegende Mehrheit der hausweiten Druckluft- und Vakuumsysteme, die ich gesehen habe, war eher für mechanische Zwecke (einschließlich stabilisierter Tabellen für analytische Instrumente - aber wohl auch für optische Instrumente, die nur zur Analyse chemischer Proben verwendet wurden) als für chemische Zwecke bestimmt.Und Druckluftgrößenordnungen sind häufiger als Vakuumleitungen.Ich habe in der chemischen Industrie Vakuum-Hebekissen zum Heben / Handhaben von Edelmetallstangen in Aktion gesehen.Meine * Vorhersage * (und mein Traum als Spektroskopiker, der mit biologischen Proben arbeitet) für die nicht allzu ferne Zukunft ist jedoch, dass ..
... die Automatisierungstechnologie, die jetzt kleiner wird, wie Pick-and-Place-Maschinen (sie arbeiten mit Vakuumsaugung, sind sich jedoch nicht sicher über den Druck), wird für uns in Form von Autosamplern für feste Teile verfügbar sein, so wie es bereits Pipettierroboter gibt.Ich denke immer noch, dass sie mit ihrer eigenen Vakuumpumpe kommen werden.Und ich stimme voll und ganz zu, dass für die meisten Chemielabors die Membranpumpen die bessere Lösung für die Filtration sind, da Sie sich nur Sorgen machen müssen, was in Ihrem Labor passiert (d. H. Welche Verschüttungen / Verunreinigungen / Gase in die Pumpe gelangen).
Fünf antworten:
jeffB
2019-07-09 21:39:34 UTC
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Es ist viel einfacher, ein System zusammenzubauen, das unter äußerem Druck sicher ist, als eines, das unter innerem Druck sicher ist. Konvexkolben und Röhrchen halten dem Außendruck besser stand als dem Innendruck. Wenn etwas ausläuft oder bricht, strömt Luft in das System, anstatt dass Reaktanten und Produkte heraussprengen. Wenn Sie Dinge mit gemahlenen Glasfugen oder Gummistopfen oder Korken zusammensetzen, hält das interne Vakuum (externer Druck) sie zusammen, während der Druck im Inneren des Systems dazu neigt, sie auseinander zu drücken .

Beachten Sie auch, dass ein Vakuumsystem niemals mehr als einer Atmosphäre von äußerem Druck ausgesetzt sein wird. Bei einem unter Druck stehenden System müssen Sie den Druck auf sichere Werte begrenzen und sicherstellen, dass Sie wissen, um welche Werte es sich handelt.

Es ist auch einfacher, mehr Probe auf den Filter aufzutragen, wenn dieser nicht unter Druck steht, oder ihn mit einer frischen Lösung zu waschen.Sie müssen die Pumpe ausschalten, wenn Sie das Filtrat entfernen möchten.Die Flash-Chromatographie arbeitet eher mit Druck auf das Säulenbett als mit Vakuum, das an den Auslass der Säule angelegt wird.
ChemEPhD
2019-07-10 01:07:52 UTC
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Die Druckfiltration wird üblicherweise in industriellen Anwendungen außerhalb des Labors eingesetzt. In diesem Fall bestehen Gefäße und Prozesslinien normalerweise aus Metall oder Kunststoff und können leicht für den Betrieb bei einem bestimmten Druck ausgelegt werden. Aus technischer Sicht bietet die Druckfiltration die Möglichkeit einer höheren Antriebskraft und ermöglicht es Ihnen, die erforderliche Filterfläche zu begrenzen. Bei der Vakuumfiltration ist die Antriebskraft über den Filter auf 1 Atmosphäre begrenzt. Druckfilter können sicher für den Betrieb bei viel höheren Drücken ausgelegt werden.

cbeleites unhappy with SX
2019-07-10 14:33:57 UTC
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Ich möchte auf einige Punkte eingehen, die in den Kommentaren von @IvanNeretin, @Karl und @electronpusher erwähnt wurden, aber IMHO verdienen etwas mehr Aufmerksamkeit:

  • As @electronpusher kommentierte: Saugpumpen (Venturi) sind billig und leicht verfügbar.

    Sie sind außerdem sehr robust: Jede Pumpe besteht normalerweise aus einer einzigen Material und eine Reihe von Materialien (Messing, PP, Glas) ist verfügbar. Dies macht es einfach, eines für so ziemlich jede Art von Lösungsmittel zu bekommen - keine Sorgen um Pumpenmembranen usw. Auch keine beweglichen Teile, keine Wartung erforderlich, außer sicherzustellen, dass es nicht verstopft.
    Außerdem Bei guter Wasserversorgung können Sie dem Dampfdruck sehr nahe kommen (entweder dem Wasser, das die Pumpe antreibt, oder Ihrem Lösungsmittel / Elutionsmittel / Waschmedium).
    Ja, das Abgas wird freigesetzt und mit dem Wasser vermischt. Sie können sich jedoch vor Ort um beides kümmern: Sammeln Sie das Wasser für eine angemessene Behandlung und arbeiten Sie unter einer Haube, die für den Umgang mit den betreffenden Substanzen geeignet ist.

  • Im Gegensatz dazu Ein hausweites Vakuumsystem bedeutet, dass Sie wirklich sicherstellen müssen, dass kein Abgas in das Vakuumsystem gelangt, in dem es kondensieren und / oder kondensieren kann Mischen Sie sich mit anderem Abgas oder Luft aus anderen Auslässen, um ätzende oder gefährliche (Verbrennung!) Gemische zu bilden.
    Jeder Fehler hier kann sehr kostspielig und gefährlich sein.
    (Randnotiz: Stellen Sie immer sicher, dass ein Vakuumauslass für "chemische" Zwecke bestimmt ist und nicht nur für Werkstatt- / Herstellungs- / Handhabungszwecke wie pneumatische Systeme mit Hebekissen oder Befestigungskissen)

  • @jeffb und @KarstenTheis haben bereits die Sicherheit und die praktischen Vorteile der Arbeit mit Vakuum in Laborumgebungen und nicht mit Überdruck erläutert.
    Darüber hinaus liefern Druckluftleitungen häufig geölt Luft : Es ist niemals sicher anzunehmen, dass Druckluft "nur" Luft ist.
    Dies ist gut für Druckwerkzeuge (die sonst einen zusätzlichen Öler benötigen) und auch billiger in der Herstellung. Es gibt ölfreie Kompressoren und Entölungssysteme, die ölfreie Luft für das ganze Haus produzieren, aber es ist normalerweise wirtschaftlicher, geölte Druckluft im Allgemeinen zu verwenden und nur den Teil der Druckluft zu entölen, der wirklich benötigt wird ölfrei und im erforderlichen Maße. Insbesondere, wenn dieses Druckluftsystem nicht ausschließlich für den Einsatz im Chemielabor bestimmt ist, sondern auch zum Antrieb von Dämpfern für optische Tische, pneumatische Systeme und alle Arten von Werkzeugen in der mechanischen Werkstatt.

    Bonuspunkt: Aus diesem Grund Seien Sie sehr vorsichtig, welche Druckluft Sie zur Reinigung verwenden (nicht nur in Bezug auf die Chemie, sondern auch in Bezug auf optische Teile). Es ist vollkommen angemessen, teure "Reinigungsluft" in Flaschen zu kaufen oder einen ölfreien Kompressor zu haben, wenn sich im selben Labor ein Druckluftauslass befindet!

DavePhD
2019-07-10 17:36:15 UTC
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Überdruckfiltration ist extrem häufig, wahrscheinlich sogar häufiger als Vakuumfiltration.

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Quelle: https://andyjconnelly.wordpress.com/2016/09/28/syringe-filters/

foudian1
2019-07-10 22:54:17 UTC
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Ich habe als Student in Labors für organische Chemie gearbeitet und sowohl Vakuumleitungen als auch Druckluft sind sehr häufig.

Der Grund, warum die meisten Filteraufbauten Vakuum verwenden (insbesondere für die Bruttoextraktion nach der Rekristallisation), ist, dass Glaswaren dies tun Druck nicht sehr gut vertragen.

Wir verwenden Luftdruck, um die Reinigung mit manuell verpackten Kieselgelchromatographiesäulen zu beschleunigen, da die Installation einer Vakuumvorrichtung für jedes Röhrchen eine große Herausforderung wäre. Aber selbst dann verwenden wir sehr wenig Druck, da dies die Säule brechen kann. Hierfür gibt es spezielle Glaswaren - es hat einen rohen Teflon-Druckregler mit einem Gummi-O-Ring (der beim Trocknen regelmäßig gewechselt werden muss).

Niedriggradige Vakuumaufbauten sind relativ leicht zu improvisieren - Mit einem geeigneten Adapter können Sie Ihren Spülbeckenhahn als Vakuumquelle verwenden. Dieser Aufbau wird häufig für Rotationsdämpfe in Labors für organische Chemie verwendet.



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